工程力學建築施工

① 土木工程和工程力學專業的區別

一、性質不同

1、工程力學專業：一門理論性較強、與工程技術聯系極為密切的技術基礎學科。

2、土木工程：建造各類土地工程設施的科學技術的統稱。

二、就業前景不同

1、工程力學專業就業前景：隨著科學技術的進步，自20世紀50年代以來，概率統計理論在工程力學中的應用越來越廣泛和深入，逐漸形成了新的分支和方法，如可靠性力學、概率有限元法等。

2、土木工程就業前景：隨著土木工程規模的擴大和施工工具、設備、機械向各種類型、自動化、大型化的方向發展，施工越來越機械化、自動化。與此同時，組織管理開始應用系統工程的理論和方法，並逐漸走向科學化；一些工程設施繼續趨向於結構和部件的標准化，生產產業化。

(1)工程力學建築施工擴展閱讀：

對土木工程的發展起關鍵作用的，首先是作為工程材料基礎的土木建築材料，其次是設計理論和施工技術的發展。無論何時出現新的、優秀的建築材料，土木工程都將突飛猛進地發展。

早期，人們只能依靠粘土、木材等天然材料從事建築活動。後來出現了磚瓦等人造建材，首次打破了天然建材的束縛。公元前11世紀西周早期的中國制磚。公元前5世紀至3世紀戰國時期的墓葬中出現了最早的磚。磚和瓦的機械性能比土壤好，可以在當地製造，而且容易加工。

② 「工程力學」專業是干什麼的

工程力學專業是培養具備力學基礎理論知識、計算和試驗能力，能在各種工程（如機械、土建、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等）中從事與力學有關的科研、技術開發、工程設計和力學教學工作的高級工程科學技術人才。

該專業主要學習力學、數學基本理論和知識，受到必要的工程技能訓練，具有應用計算機和現代實驗技術手段解決與力學有關的工程問題的基本能力

工程力學專業包括實驗力學，結構檢驗，結構試驗分析。模型試驗分部分模型和整體模型試驗。結構的現場測試包括結構構件的試驗及整體結構的試驗。實驗研究是驗證和發展理論分析和計算方法的主要手段。

(2)工程力學建築施工擴展閱讀

一、工程力學專業的就業方向：

工程力學專業本科畢業生可到土木水利、機械控制、微電子技術、能源交通、航空航天等部門從事科學研究、技術開發和工程計算機軟體的開發應用等工作。

由於具備較為堅實的專業基礎知識，較強的分析、解決問題的能力及計算機應用能力，也可到有關的高新技術領域工作（如信息科學、生命科學、新型材料等），還可從事教學工作。

二、畢業生應獲得以下幾方面的知識與能力：

1、具有較扎實的自然科學基礎，較好的人文、藝術和社會科學基礎及正確運用本國語言、文字的表達能力；

2、較系統地掌握該專業領域寬廣的技術理論基礎知識，主要包括固體力學、流體力學、電工與電子技術、市場經濟及企業管理等基礎知識；

3、具有較強的解決與力學有關的工程技術問題的理論分析能力與實驗技能；

4、具有較強的計算機和外語應用能力；

5、具有較強的自學能力、創新意識和較高的綜合素質。

③ 工程力學的就業方向

怎麼現在還有學校開這個專業？
去設計院有建築專業畢業的，去施工單位或者監理單位有土木專業的，去房地產開發行業有工程管理專業的，你這個專業就是一個雞肋啊。
你可以考慮考上面3個專業的研究生（建築專業要考素描）或者自己自學一些工程方面的書。
你要是想去施工單位的話我給你推薦幾本（土木工程施工，房屋建築學，工程經濟學）

④ 工程力學中按照施工方法可以將建築結構分為哪四類

建築結構是由板、梁、柱、牆、基礎等建築構件形成的具有一定空間功能，並能安全承受建築物各種正常荷載作用的骨架結構。

⑤ 工程力學，建築學，土木工程，土建等的區別是什麼

工程力學
工程力學專業是現代科學技術中歷史悠久、發展迅速、應用廣泛的具有技術學科性質的工科專業或專業方向，是機械工程、土木建築、能源工程、航空航天、石油化工、交通運輸等工業部門的共同理論基礎，同時對計算機軟體開發與應用、新材料研製、生物工程、環境工程等新領域的開拓起著十分重要的作用。
工程力學是一個非常寬口徑的專業，主要包括固體力學、流體力學和一般力學與力學基礎等學科。工程力學研究的領域非常廣泛，任何一項現代工程項目或科研任務都會與工程力學問題緊密相關。
工程力學專業培養掌握振動與雜訊控制、現代工程測試、結構及機械失效和可靠性分析的理論與技術，掌握大型工程設計與優化分析計算及軟體應用，具有較強的計算機應用能力、基礎扎實、知識面寬、適應性強的高級工程技術人才。
土木工程
土木工程涵蓋了建築工程、城鎮建設（部分）等領域，是一個寬口徑的專業。本專業主要學習工程力學、流體力學、岩土力學和土木工程學科的基本理論，使學生得到課程設計、設計研究和現場操作等方面的基本訓練，培養能從事房屋建築，地下建築，道路，橋梁結構等設施，、地基處理的規劃，設計，施工和研究開發工作的高級工程技術人才。學制四年。
主要專業基礎與專業課：材料力學、流體力學、土力學、建築材料、工程測量、地基與基礎設計、混凝土結構與鋼結構、房屋結構、道路勘測設計與路基路面結構、施工組織與管理等。
工程管理
工程管理培養具有管理學、經濟學和土木工程技術的基本知識，掌握現代管理科學的理論、方法和手段，能在國內外工程建設領域從事項目決策和全過程管理的復合型高級管理人才。學制四年。
主要專業基礎課與專業課：概率論與數理統計，管理學，運籌學，系統工程，會計學，財務管理，工程經濟學，工程力學，工程結構，項目管理，項目進度管理，質量控制與可靠性，項目信息資源管理，項目融資與成本管理，合同管理，項目評價等。
交通工程
交通工程培養適應社會主義現代化建設的需要，德智體全面發展，獲得工程師基本訓練，具有城市交通規劃、區域交通規劃、航空港規劃、交通工程設計、交通工程項目評價、交通控制系統開發以及交通工程項目管理能力的高級專門技術人才。學制四年。
主要專業基礎與專業課：工程制圖，工程測量，交通工程，系統工程，交通工程經濟與法規，交通控制與管理，城市交通規劃，城市對外交通規劃，航空港規劃設計，城市規劃原理，港站設計，交通工程，道路工程，交通項目評價，工程概預算。

建築學
建築學本科專業培養德、智、體全面發展的具有社會主義覺悟，有良好的建築素質以及建築的空間與環境創造性設計能力的職業建築師。
主要專業基礎與專業課：學生在校期間主要學習建築美術、建築初步、建築設計、建築歷史與理論、城市規劃原理、居住區規劃設計、可持續建築與環境（節能建築等）以及建築CAD等專業課程並要進行認識實習、生產實習、設計實踐等多項實踐性環節，學制五年。畢業學生主要從事建築設計、城市規劃與設計、景觀設計、室內設計和建築效果圖製作等專業工作。
建築學碩士專業，主要培養「生態建築設計與理論」、「公共建築設計與及理論」、「智能建築設計與理論」等學科方向的研究人才。
土木工程是建造各類工程設施的科學技術的統稱。它既指所應用的材料、設備和所進行的勘測、設計、施工、保養維修等技術活動；也指工程建設的對象，即建造在地上或地下、陸上或水中 ，直接或間接為人類生活、生產、軍事、科研服務的各種工程設施，例如房屋、道路、鐵路、運輸管道、隧道、橋梁、運河、堤壩、港口、電站、飛機場、海洋平台、給水和排水以及防護工程等。
土建工程是指一切和水、土、文化有關的基礎建設的計劃、建造和維修。現在來說一般的土建工程項目包括：房屋、道路、水務、渠務、防洪工程及交通等。過去曾經將一切非軍事用途的民用工程項目歸類入本類，但隨著工程科學日益廣闊，不少原來屬於土建工程范圍的內容都已經獨立成科。
高等學校開設的土建專業一般分為以下幾個專業：建築學、城市規劃、土木工程、建築環境與設備、給水排水工程等。每個專業都下設很多專業的課程。

⑥ 工程力學專業的相關問題

工程力學專業 本專業培養具備力學基礎理論知識、計算和試驗能力，能在各種工程回（如機械、土建答、材料、能源、交通、航空、船舶、水利、化工等）中從事與力學有關的科研、技術開發、工程設計和力學教學工作的高級工程科學技術人才。

畢業生應獲得以下幾方面的知識與能力：
1．具有較扎實的自然科學基礎，較好的人文、藝術和社會科學基礎及正確運用本國語言、文字的表達能力；
2．較系統地掌握本專業領域寬廣的技術理論基礎知識，主要包括固體力學、流體力學、電工與電子技術、市場經濟及企業管理等基礎知識；
3．具有較強的解決與力學有關的工程技術問題的理論分析能力與實驗技能；
4．具有較強的計算機和外語應用能力；
5．具有較強的自學能力、創新意識和較高的綜合素質。

⑦ 工程力學 專業 本科畢業四年，從事施工項目管理4年，可以報考一級建造師嗎 不要輕易說可以。。要拿出確

全國一級注冊建造師執業資格考試報考條件
（一）凡遵守國家法律、法規，具備以下條件之一者，可以申請參加一級建造師執業資格考試：
1、取得工程類或工程經濟類大學專科學歷，工作滿6年，其中從事建設工程項目施工管理工作滿4年。
2、取得工程類或工程經濟類大學本科學歷，工作滿4年，其中從事建設工程項目施工管理工作滿3年。
3、取得工程類或工程經濟類雙學士學位或研究生班畢業，工作滿3年，其中從事建設工程項目施工管理工作滿2年。
4、取得工程類或工程經濟類碩士學位，工作滿2年，其中從事建設工程項目施工管理工作滿1年。
5、取得工程類或工程經濟類博士學位，從事建設工程項目施工管理工作滿1年。
（二）符合上述（一）的報考條件，於2003年12月31日前，取得建設部頒發的《建築業企業一級項目經理資質證書》，並符合下列條件之一的人員，可免試《建設工程經濟》和《建設工程項目管理》2個科目，只參加《建設工程法規及相關知識》和《專業工程管理與實務》2個科目的考試：
1、受聘擔任工程或工程經濟類高級專業技術職務。
2、具有工程類或工程經濟類大學專科以上學歷並從事建設工程項目施工管理工作滿20年。
（三）已取得一級建造師執業資格證書的人員，也可根據實際工作需要，選擇《專業工程管理與實務》科目的相應專業，報名參加考試。考試合格後核發國家統一印製的相應專業合格證明。該證明作為注冊時增加執業專業類別的依據。
建築學和工程力學等相關專業可以報，我有一分詳細的文件。不是本科畢業4年就可以報考。必須

工作滿4年，其中從事建設工程項目施工管理工作滿3年。

⑧ 「土木工程」「建築工程」「工程力學」再幫忙介紹下

一）抄土木工程
1）主幹襲學科：力學、土木工程、水利工程。
2）主要課程：工程力學、流體力學、岩土力學、地基與基礎、工程地質學、工程水文學、工程制圖、計算機應用、建築材料、混凝土結構、鋼結構、工程結構、給水排水工程、施工技術與管理。
3）主要實踐性教學環節：包括工程制圖、認識實習、測量實習、工程地質實習、專業實習或生產實習、結構課程設計、畢業設計或畢業論文等，一般安排40周左右。
4）主要專業實驗：材料力學實驗、建築材料實驗、結構試驗、土質試驗等。
二）建築工程：
理論力學
材料力學
結構力學
房屋建築學
土木工程施工技術與組織管理
荷載與結構設計方法
混凝土結構設計原理
鋼結構設計
工程估價（概預算）
土力學與地基基礎
土木工程材料
工程結構抗震設計
CAD繪圖
工程測量
建設法規
三）工程力學
工程力學是研究有關物質宏觀運動規律，及其應用的科學。工程給力學提出問題，力學的研究成果改進工程設計思想。從工程上的應用來說，工程力學包括：質點及剛體力學，固體力學，流體力學，流變學，土力學，岩體力學等。

⑨ 我是工程力學專業 本科畢業工作4年，從事施工項目管理也有4年，請問我能參加一級建造師考試嗎

世界精細化工總體發展現狀及趨勢

精細化工是當今化學工業中最具活力的新興領域之一，是新材料的重要組成部分。精細化工產品種類多、附加值高、用途廣、產業關聯度大，直接服務於國民經濟的諸多行業和高新技術產業的各個領域。大力發展精細化工已成為世界各國調整化學工業結構、提升化學工業產業能級和擴大經濟效益的戰略重點。精細化工率(精細化工產值占化工總產值的比例)的高低已經成為衡量一個國家或地區化學工業發達程度和化工科技水平高低的重要標志。

一、世界精細化工總體發展態勢

綜觀近20多年來世界化工發展歷程，各國、尤其是美國、歐洲、日本等化學工業發達國家及其著名的跨國化工公司，都十分重視發展精細化工，把精細化工作為調整化工產業結構、提高產品附加值、增強國際競爭力的有效舉措，世界精細化工呈現快速發展態勢，產業集中度進一步提高。進入21世紀，世界精細化工發展的顯著特徵是：產業集群化，工藝清潔化、節能化，產品多樣化、專用化、高性能化。

1、精細化學品銷售收入快速增長，精細化率不斷提高

上世紀九十年代以來，基於世界高度發達的石油化工向深加工發展和高新技術的蓬勃興起，世界精細化工得到前所未有的快速發展，其增長速度明顯高於整個化學工業的發展。近幾年，全世界化工產品年總銷售額約為1.5萬億美元，其中精細化學品和專用化學品約為3800億美元，年均增長率在5～6%，高於化學工業2～3個百分點。預計至2010年，全球精細化學品市場仍將以6%的年均速度增長。2008年，世界精細化學品市場規模將達到4500億美元。目前，世界精細化學品品種已超過10萬種。精細化率是衡量一個國家和地區化學工業技術水平的重要標志。美國、西歐和日本等化學工業發達國家，其精細化工也最為發達，代表了當今世界精細化工的發展水平。目前，這些國家的精細化率已達到60～70%。近幾年，美國精細化學品年銷售額約為1250億美元，居世界首位，歐洲約為1000億美元，日本約為600億美元，名列第三。三者合計約佔世界總銷售額的75%以上。

2、加強技術創新，調整和優化精細化工產品結構

加強技術創新，調整和優化精細化工產品結構，重點開發高性能化、專用化、綠色化產品，已成為當前世界精細化工發展的重要特徵，也是今後世界精細化工發展的重點方向。

以精細化工發達的日本為例，技術創新對精細化學品的發展起到至關重要的作用。過去10年中，日本合成染料和傳統精細化學品市場縮減了一半，取而代之的是大量開發功能性、綠色化等高端精細化學品，從而大大提升了精細化工的產業能級和經濟效益。例如，重點開發用於半導體和平板顯示器等電子領域的功能性精細化學品，使日本在信息記錄和顯示材料等高端產品領域建立了主導地位。在催化劑方面，隨著環保法規日趨嚴格，為適應無硫汽油等環境友好燃料的需要，日本積極開發新型環保型催化劑。目前超深脫硫催化劑等高性能催化劑在日本催化劑工業中已佔有相當高的份額，脫硫能力從低於50μg/g提高至低於10μg/g，由此也促進了催化劑工業的整體發展。2004年日本用於深度脫硫等加氫工藝的煉油催化劑產量比上年同期增長了近60%，銷售額增長了43%。與此同時，用於石油化學品和汽車尾氣凈化的催化劑銷售額也以兩位數的速度增長，已佔催化劑市場半壁江山。日本催化劑生產和銷售去年分別增長了7%和5%，打破了近六年來的記錄。

3、聯合兼並重組，增強核心競爭力

許多知名的公司通過兼並、收購或重組，調整經營結構，退出沒有競爭力的行業，發揮自己的專長和優勢，加大對有競爭力行業的投入,重點發展具有優勢的精細化學品，以鞏固和擴大市場份額，提高經濟效益和國際競爭力。例如，2005年7月，世界著名橡膠助劑生產商——美國康普頓公司(Crompton)花20億美元收購了大湖化學公司後成立名為「科聚亞」公司(Chemturags)，成為繼魯姆哈斯和安格公司後的美國第三大精細化工公司和全球最大的塑料添加劑生產商。新公司的產品包括了塑料添加劑、石化添加劑、阻燃劑、有機金屬、聚氨酯、泳池及溫泉維護產品及農業化學品，在高價值產品的市場上具有領導地位，其精細化工的年銷售額可達到37億美元。

又如，德固賽和美國塞拉尼斯各出資50%合並羰基合成產品，在歐洲建立丙烯—羰基合成產品生產基地。合並後，羰基合成醇年產量將達到80萬噸——占歐洲市場份額的三分之一。與此同時，德固薩公司以6.7億美元價格將其食品添加劑業務出售給嘉吉公司(Cargill)。從而使嘉吉公司成為食品添加劑行業的領先者，能向全球的食品及飲料公司提供各種專用添加劑。再如，總部位於荷蘭海爾倫的皇家帝斯曼公司(DSM)，2003年2月以19.5億歐元的代價，收購了羅氏全球的維生素、胡蘿卜素和精細化工業務，成為世界維生素之王。2004年全球銷售額80億歐元(約為100億美元)。

二、我國精細化工發展現狀與趨勢

近十多年來，我國十分重視精細化工的發展，把精細化工、特別是新領域精細化工作為化學工業發展的戰略重點之一和新材料的重要組成部分，列入多項國家計劃中，從政策和資金上予以重點支持。目前，精細化工業已成為我國化學工業中一個重要的獨立分支和新的經濟效益增長點。

我國近期出台的《「十一五」化學工業科技發展綱要》又將精細化工列為「十一五」期間優先發展的六大領域之一，並將功能塗料及水性塗料，染料新品種及其產業化技術，重要化工中間體綠色合成技術及新品種，電子化學品，高性能水處理化學品，造紙化學品，油田化學品，功能型食品添加劑，高性能環保型阻燃劑，表面活性劑，高性能橡塑助劑等列為「十一五」精細化工技術開發和產業化的重點。可以預見，隨著我國石油化工的蓬勃發展和化學工業由粗放型向精細化方向發展，以及高新技術的廣泛應用，我國精細化工自主創新能力和產業技術能級將得到顯著提高，成為世界精細化學品生產和消費大國。

1、精細化工取得長足進步，部分產品居世界領先地位我國精細化工的快速發展，不僅基本滿足了國民經濟發展的需要，而且部分精細化工產品，還具有一定的國際競爭能力，成為世界上重要的精細化工原料及中間體的加工地與出口地，精細化工產品已被廣泛應用到國民經濟的各個領域和人民日常生活中。統計表明，目前我國精細化工門類已達25個，品種達3萬多種，已建成精細化工技術開發中心10個，精細化學品生產能力近1350萬噸/年，年總產量近970萬噸，年產值超過1000億元。2004年，我國精細化工率已上升到45%。

近年來，我國的染料產量已躍居世界首位，2004年，染料產量達到了59.83萬噸，約佔世界染料產量的60%。目前已能生產的品種超過1200個，其中常年生產的品種約700個。我國不僅是世界第一染料生產大國，而且是世界第一染料出口大國，染料出口量居世界第一，約佔世界染料貿易量的25%，已成為世界染料生產、貿易的中心，在世界染料市場佔有顯著地位，2004年出口量達到22.66萬噸。塗料產量2004年達到298萬噸，比2000年凈增104萬噸，成為世界第二大塗料生產國。農葯產量居世界第二位。檸檬酸的年出口量已接近40萬噸，約佔全球總消費量的三分之一；維生素C的出口量已突破5萬噸，佔全球總消費量的50%以上。

2、建設精細化工園區，推進產業集聚

近幾年，許多省市都把建設精細化工園區，作為調整地方化工產業布局、提升產業、發展新材料產業、推進集聚的重要舉措。據報道，目前全國已建和在建的精細化工園區至少有15個。

例如，浙江上虞精細化工園區規劃總面積20平方公里，自1999年1月正式啟動以來，共引進來自10個國家、地區和10個省市的項目80多個，資金逾25億元。到2004年9月已經有140餘家精細化工企業入駐，其中年銷售收入在500萬以上的規模企業有53家，並形成了以染料(顏料)、生物醫葯及中間體和專用化學品為主要門類的精細化工產業。2003年上虞精細化工產業實現銷售收入119.5億元、利稅22.6億元，出口創匯1.75億元。基地提出了6年後培育20家高新技術企業，實現技工貿收入300億元的目標。該園區已被科技部認定為國家火炬計劃上虞精細化工特色產業基地。

又如，中國精細化工(常州)開發園區，已形成精細化工為特色，通達上下游多個領域的化工生產和倉儲基地。到2003年9月，已累計投資近200億元，有72家化工企業落戶，其中有世界500強中的美國亞什蘭化學公司、日本普利司通輪胎公司和韓國現代公司等知名企業。

3、跨國公司加速來華投資，有力推動精細化工發展

跨入21世紀以來，隨著經濟全球化趨勢快速發展，以及我國民經濟持續穩步快速發展對精細化學品和特種化學品強大市場需求，吸引了諸多世界著名跨國公司紛紛來我國投資精細化工行業，投資領域涉及精細化工原料和中間體、催化劑、油品添加劑、塑料和橡膠助劑、紡織/皮革化學品、電子化學品、塗料和膠粘劑、發泡劑和製冷劑替代品、食品和飼料添加劑以及醫葯等，從而有力地推動我國精細化工產業的發展。

例如，世界著名的精細化學品生產商、德國第3大化學品公司德固賽公司看好中國專用化學品市場，1998年以來，德固薩公司已在我國南京、廣州、上海、青島、天津和北京等11個地區建有18家生產廠，2004年實現營業額達到3億歐元。為了擴大中國市場，並成為中國特種化工領域的領跑者，德古薩去年在上海成立了研發中心，為中國乃至亞洲市場研發專用產品。

又如，世界10大塗料公司已全部進入我國，迄今為止獨資和合資建築塗料廠約16家，生產規模都在2～5萬噸/年。

近兩年來立邦公司投資41億日元使廊坊公司和蘇州公司的生產能力各擴建為16萬噸，上海擴建為14萬噸，廣州為7萬噸，全部項目2005年竣工投產，屆時立邦將佔中國19%的市場份額。以生產不含鉛、汞等有毒有害成分塗料著稱的ICI公司聲稱要在中國市場的爭奪中超越立邦成為第一。ICI和立邦的產品銷售額現佔中國市場的30%。

用於生命科學的電化學技術

由於生命現象與電化學過程密切相關,因此電化學方法在生命科學中得到廣泛應用,其內容非常豐富,主要有電脈沖基因直接導入、電場加速作物生長、癌症的電化學療法、電化學控制葯物釋放、在體研究的電化學方法、生物分子的電化學行為等。本節簡單地介紹一下這些用於生命科學的電化學技術。

電脈沖基因直接導入是基於帶負電的質粒DNA或基因片斷在高壓脈沖電場的作用下被加速「射」向受體細胞,同時在電場作用下細胞膜的滲透率增加(介電擊穿效應),使基因能順利導入受體細胞。由於細胞膜的電擊穿的可逆性,除去電場,細胞膜及其所有的功能都能恢復。此法已在分子生物學中得到應用。細胞轉化效率高,可達每微克DNA1010個轉化體,是用化學方法制備的感受態細胞的轉化率的10～20倍。

電場加速作物生長是很新的研究課題。Matsuzaki等報道過玉米和大豆苗在含0 5mmol/LK2SO4培養液中培養,同時加上20Hz,3V或4V(峰 峰)的電脈沖,6天後與對照組相比,秧苗根須發達,生長明顯加速。據稱其原因可能是電場激勵了生長代謝的離子泵作用。

癌症的電化學療法是瑞典放射醫學家Nordenstrom開創的治療癌症的新方法。其原理是:在直流電場作用下,引起癌灶內一系列生化變化,使其組織代謝發生紊亂,蛋白質變性、沉澱壞死,導致癌細胞破滅。一般是將鉑電極正極置於癌灶中心部位,周圍紮上1～5根鉑電極作負極,加上6～10V的電壓,控制電流為30～100mA,治療時間2～6小時,電量為每厘米直徑癌灶100～150庫侖。此療法已在推廣用於肝癌、皮膚癌等的治療。對體表腫瘤的治療尤為簡便、有效。

控制葯物釋放技術是指在一定時間內控制葯物的釋放速度、釋放地點,以獲得最佳葯效,同時緩慢釋放有利於降低葯物毒性。電化學控制葯物釋放是一種新的釋放葯物的方法,這種方法是把葯物分子或離子結合到聚合物載體上,使聚合物載體固定在電極表面,構成化學修飾電極,再通過控制電極的氧化還原過程使葯物分子或離子釋放到溶液中。葯物在載體聚合物上的負載方式分為共價鍵合型和離子鍵合型負載兩類。共價鍵合負載是通過化學合成將葯物分子以共價鍵方式鍵合到聚合物骨架上,然後利用塗層法將聚合物固定在固體電極表面形成聚合物膜修飾電極,在氧化或還原過程中葯物分子與聚合物之間的共價鍵斷裂,使得葯物分子從膜中釋放出來。離子鍵合負載是利用電活性導電聚合物如聚吡咯、聚苯胺等在氧化或還原過程中伴隨有作為平衡離子的對離子的嵌入將葯物離子負載到聚合物膜中,再通過還原或氧化使葯物離子從膜中釋放出來。

在體研究是生理學研究的重要方法,其目的在於從整體水平上認識細胞、組織、器官的功能機制及其生理活動規律。由於一些神經活性物質(神經遞質)具有電化學活性,因此電化學方法首先被用於腦神經系統的在體研究。當採用微電極插入動物腦內進行活體伏安法測定獲得成功後,立即引起了人們的極大興趣[1]。該技術經過不斷的改善,被公認為在正常生理狀態下跟蹤監測動物大腦神經活動最有效的方法。通常可檢測的神經遞質有多巴胺、去甲腎上腺素、5 羥色胺及其代謝產物。微電極伏安法成為連續監測進入細胞間液中原生性神經遞質的有力工具。在體研究一般採用快速循環伏安法(每秒上千伏)和快速計時安培法。快速循環伏安法還被用於研究單個神經細胞神經遞質釋放的研究,發展成為所謂的「細胞電化學」。

生物分子的電化學行為的研究是生物電化學的一個基礎研究領域,其研究目的在於獲取生物分子氧化還原電子轉移反應的機理,以及生物分子電催化反應機理,為正確了解生物活性分子的生物功能提供基礎數據。所研究的生物分子包括小分子如氨基酸、生物鹼、輔酶、糖類等和生物大分子如氧化還原蛋白、RNA、DNA、多糖等。

3. 電化學生物感測器

感測器與通信系統和計算機共同構成現代信息處理系統。感測器相當於人的感官,是計算機與自然界及社會的介面,是為計算機提供信息的工具。

感測器通常由敏感(識別)元件、轉換元件、電子線路及相應結構附件組成。生物感測器是指用固定化的生物體成分(酶、抗原、抗體、激素等)或生物體本身(細胞、細胞器、組織等)作為感元件的感測器。電化學生物感測器則是指由生物材料作為敏感元件,電極(固體電極、離子選擇性電極、氣敏電極等)作為轉換元件,以電勢或電流為特徵檢測信號的感測器。圖1是電化學生物感測器基本構成示意圖。由於使用生物材料作為感測器的敏感元件,所以電化學生物感測器具有高度選擇性,是快速、直接獲取復雜體系組成信息的理想分析工具。一些研究成果已在生物技術、食品工業、臨床檢測、醫葯工業、生物醫學、環境分析等領域獲得實際應用。

根據作為敏感元件所用生物材料的不同,電化學生物感測器分為酶電極感測器、微生物電極感測器、電化學免疫感測器、組織電極與細胞器電極感測器、電化學DNA感測器等。

(1) 酶電極感測器

以葡萄糖氧化酶(GOD)電極為例簡述其工作原理。在GOD的催化下,葡萄糖(C6H12O6)被氧氧化生成葡萄糖酸(C6H12O7)和過氧化氫:

根據上述反應,顯然可通過氧電極(測氧的消耗)、過氧化氫電極(測H2O2的產生)和pH電極(測酸度變化)來間接測定葡萄糖的含量。因此只要將GOD固定在上述電極表面即可構成測葡萄糖的GOD感測器。這便是所謂的第一代酶電極感測器。這種感測器由於是間接測定法,故干擾因素較多。第二代酶電極感測器是採用氧化還原電子媒介體在酶的氧化還原活性中心與電極之間傳遞電子。第二代酶電極感測器可不受測定體系的限制,測量濃度線性范圍較寬,干擾少。現在不少研究者又在努力發展第三代酶電極感測器,即酶的氧化還原活性中心直接和電極表面交換電子的酶電極感測器。 目前已有的商品酶電極感測器包括:GOD電極感測器、L 乳酸單氧化酶電極感測器、尿酸酶電極感測器等。在研究中的酶電極感測器則非常多。

(2) 微生物電極感測器

由於離析酶的價格昂貴且穩定性較差,限制了其在電化學生物感測器中的應用,從而使研究者想到直接利用活的微生物來作為分子識別元件的敏感材料。這種將微生物(常用的主要是細菌和酵母菌)作為敏感材料固定在電極表面構成的電化學生物感測器稱為微生物電極感測器。其工作原理大致可分為三種類型:其一,利用微生物體內含有的酶(單一酶或復合酶)系來識別分子,這種類型與酶電極類似;其二,利用微生物對有機物的同化作用,通過檢測其呼吸活性(攝氧量)的提高,即通過氧電極測量體系中氧的減少間接測定有機物的濃度;其三,通過測定電極敏感的代謝產物間接測定一些能被厭氧微生物所同化的有機物。

微生物電極感測器在發酵工業、食品檢驗、醫療衛生等領域都有應用。例如:在食品發酵過程中測定葡萄糖的佛魯奧森假單胞菌電極;測定甲烷的鞭毛甲基單胞菌電極;測定抗生素頭孢菌素的Citrobacterfreudii菌電極等等。微生物電極感測器由於價廉、使用壽命長而具有很好的應用前景,然而它的選擇性和長期穩定性等還有待進一步提高。

(3) 電化學免疫感測器

抗體對相應抗原具有唯一性識別和結合功能。電化學免疫感測器就是利用這種識別和結合功能將抗體或抗原和電極組合而成的檢測裝置。

根據電化學免疫感測器的結構可將其分為直接型和間接型兩類。直接型的特點是在抗體與其相應抗原識別結合的同時將其免疫反應的信息直接轉變成電信號。這類感測器在結構上可進一步分為結合型和分離型兩種。前者是將抗體或抗原直接固定在電極表面上,感測器與相應的抗體或抗原發生結合的同時產生電勢改變;後者是用抗體或抗原製作抗體膜或抗原膜,當其與相應的配基反應時,膜電勢發生變化,測定膜電勢的電極與膜是分開的。間接型的特點是將抗原和抗體結合的信息轉變成另一種中間信息,然後再把這個中間信息轉變成電信號。這類感測器在結構上也可進一步分為兩種類型:結合型和分離型。前者是將抗體或抗原固定在電極上;而後者抗體或抗原和電極是完全分開的。間接型電化學免疫感測器通常是採用酶或其他電活性化合物進行標記,將被測抗體或抗原的濃度信息加以化學放大,從而達到極高的靈敏度。

電化學免疫感測器的例子有:診斷早期妊娠的hCG免疫感測器;診斷原發性肝癌的甲胎蛋白(AFP或αFP)免疫感測器;測定人血清蛋白(HSA)免疫感測器;還有IgG免疫感測器、胰島素免疫感測器等等。

(4) 組織電極與細胞器電極感測器

直接採用動植物組織薄片作為敏感元件的電化學感測器稱組織電極感測器,其原理是利用動植物組織中的酶,優點是酶活性及其穩定性均比離析酶高,材料易於獲取,制備簡單,使用壽命長等。但在選擇性、靈敏度、響應時間等方面還存在不足。

動物組織電極主要有:腎組織電極、肝組織電極、腸組織電極、肌肉組織電極、胸腺組織電極等。測定對象主要有:谷氨醯胺、葡萄糖胺 6 磷酸鹽、D 氨基酸、H2O2、地高辛、胰島素、腺苷、AMP等。 植物組織電極敏感元件的選材范圍很廣,包括不同植物的根、莖、葉、花、果等。植物組織電極制備比動物組織電極更簡單,成本更低並易於保存。

細胞器電極感測器是利用動植物細胞器作為敏感元件的感測器。細胞器是指存在於細胞內的被膜包圍起來的微小「器官」,如線粒體、微粒體、溶酶體、過氧化氫體、葉綠體、氫化酶顆粒、磁粒體等等。其原理是利用細胞器內所含的酶(往往是多酶體系)。

(5) 電化學DNA感測器

電化學DNA感測器是近幾年迅速發展起來的一種全新思想的生物感測器。其用途是檢測基因及一些能與DNA發生特殊相互作用的物質。電化學DNA感測器是利用單鏈DNA(ssDNA)或基因探針作為敏感元件固定在固體電極表面,加上識別雜交信息的電活性指示劑(稱為雜交指示劑)共同構成的檢測特定基因的裝置。其工作原理是利用固定在電極表面的某一特定序列的ssDNA與溶液中的同源序列的特異識別作用(分子雜交)形成雙鏈DNA(dsDNA)(電極表面性質改變),同時藉助一能識別ssDNA和dsDNA的雜交指示劑的電流響應信號的改變來達到檢測基因的目的。

已有檢測靈敏度高達10-13g/mL的電化學DNA感測器的報道,Hashimoto等[8]採用一個20聚體的核苷酸探針修飾在金電極上檢測了PVM623的PatⅠ片斷上的致癌基因v myc。電化學DNA感測器離實用化還有相當距離,主要是感測器的穩定性、重現性、靈敏度等都還有待於提高。有關DNA修飾電極的研究除對於基因檢測有重要意義外,還可將DNA修飾電極用於其它生物感測器的研究,用於DNA與外源分子間的相互作用研究[9],如抗癌葯物篩選、抗癌葯物作用機理研究;以及用於檢測DNA結合分子。無疑,它將成為生物電化學的一個非常有生命力的前沿領域。

生物電化學所涉及的面非常廣,內容很豐富。以上介紹的只是該交叉學科一些領域的概況。可以相信,隨著相關學科的發展,生物電化學將進一步蓬勃發展。